Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
F. Bürger

Sialinsäuren, freie und gebundene

Sialinsäuren, freie und gebundene
Synonym(e)
N-Acetylneuraminsäure; NANA
Englischer Begriff
sialic acid; N-acetyl-neuraminic acid
Definition
Die Sialinsäure (griech.: sialon für Speichel) ist ein Oberbegriff für N- bzw. O-acylierte Neuraminsäurederivate. Die im Menschen überwiegend vorkommende N-Acetylneuraminsäure (NANA) wird häufig als Sialinsäure bezeichnet.
Struktur
5-Acetamido-3,5-didesoxy-D-glycero-D-galactononulosonsäure, C11H19NO9. Strukturformel:
Molmasse
309,27.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
NANA wird aus N-Acetyl-Mannosamin und Phosphoenolpyruvat in einer Kondensationsreaktion unter Wasserabspaltung gebildet. Nur ein kleiner Teil liegt als freie NANA in Geweben und Körperflüssigkeiten vor, der Hauptteil gebunden an Oligosacchariden von Glykoproteinen oder Glykolipiden. Glykolipide kommen vor allem in Membranen und Oberflächen von Nervenzellen vor. Zusätzlich ist die NANA auch Bestandteil in den Oligosacchariden der Muttermilch. Die endständige NANA von Glykokonjugaten wird in Lysosomen durch saure Neuraminidasen abgespalten. Die frei gewordene NANA kann dann entweder wiederverwendet werden oder im Zytoplasma durch N-Acetylneuraminat-Lyasen abgebaut werden.
Pathophysiologie
Die endständige NANA der Oligosaccharidketten von Glykoproteinen schützt letztere vor dem Abbau durch Proteasen und ist somit für deren Stabilität gegenüber Proteolyse und Denaturierung verantwortlich. Sie spielt auch eine Rolle bei Zell-Zell-Interaktionen, beim Transport positiv geladener Stoffe aufgrund ihrer negativen Ladung und bei Antigendeterminanten (z. B. Blutgruppendeterminanten).
Defekte im Abbau (1.), Transport (2.) oder Feedback-Hemmung bei der Synthese (3.) von NANA führen zu lysosomalen Speichererkrankungen:
1.
Sialidose und Galaktosialidose. Die saure Neuraminidase bildet zusammen mit Cathepsin A und der β-Galaktosidase einen Enzymkomplex. Ein Defekt der sauren Neuraminidase (Sialidose) oder von Cathepsin A (Galaktosialidose) führt zu einer abnormen Speicherung von gebundener NANA in den Lysosomen verschiedener Organe und in Körperflüssigkeiten.
 
2.
Infantile Sialinsäurespeichererkrankung (ISSD) und M. Salla. Defekt des „Anion and Sugar“-Transporters (AST), der für den Eflux von NANA aus den Lysosomen verantwortlich ist, führt zu einer abnormen Speicherung von freier NANA in Lysosomen verschiedener Organe und in Körperflüssigkeiten.
 
3.
Sialurie. Defekt bei der Hemmung der UDP-GlcNAc-2-Epimerase durch CMP-Neu5Ac führt zu einer unkontrollierten Synthese von NANA im Zytosol.
 
Untersuchungsmaterial
Probenstabilität
  • Urin: bei Raumtemperatur (RT) <5 Tage; bei 4 °C 4 Wochen, bei −20 °C ca. 6 Monate
  • Fibroblasten: pelletierte Zellen bei −20 °C ca. 6 Monate
  • Zellfreies Fruchtwasser: bei RT: <5 Tage, bei 4 °C 4 Wochen, bei −20 °C ca. 6 Monate
Präanalytik
  • Urin: Konservierung mit 3–6 Tropfen Dichlormethan pro 10 mL Urin, Versand bei Raumtemperatur oder ohne Konservierung Versand gefroren auf Trockeneis.
  • Fibroblasten: mit Medium aufgefüllt; Versand bei RT innerhalb von 24 Stunden. Hautbiopsie: in steriler 0,9 % NaCl-Lösung, Versand bei RT innerhalb von 24 Stunden.
  • Zellfreies Fruchtwasser: Versand bei RT innerhalb von 24 Stunden.
Analytik
Photometrischer Nachweis der NANA durch Komplexbildung mit Thiobarbitursäure. Alternative Methoden sind HPLC und NMR-Spektroskopie.
Internationale Einheit
  • Urin: nmol/μmol Kreatinin
  • Fibroblasten: nmol/mg Protein
  • Zellfreies Fruchtwasser: nmol/ml
Referenzbereich – Erwachsene
Labor- und altersabhängig.
Urin: Referenzwerte des Stoffwechsellabors Heidelberg 2016:
Alter
Norm (mmol NANA/mol Kreatinin)
Gebundene NANA
Freie NANA
6–199 Jahre
11,7–29,4
12,0–31,0
Referenzbereich – Kinder
Labor- und altersabhängig.
Urin: Referenzwerte des Stoffwechsellabors Heidelberg 2016:
Alter
Norm (mmol NANA/mol Kreatinin)
Gebundene NANA
Freie NANA
0–30 Tage
75,2–198,3
72,5–174,7
31–365 Tage
39,0–116,8
41,0–99,8
1–<2 Jahre
22,4–73,8
23,4–83,5
2–5 Jahre
19,8–48,6
25,5–52,7
>5 Jahre
S. Referenzbereich – Erwachsene
S. Referenzbereich – Erwachsene
Indikation
Interpretation
Betrachtet werden zum einen die Ausscheidung von freier und gebundener NANA für sich sowie der Faktor von gebundener zu freier NANA. Sind die gebundene NANA erhöht und der Faktor >2,0, ist an folgende Erkrankungen zu denken:
Sind die freie NANA erhöht und der Faktor <0,5, ist an folgende Erkrankungen zu denken:
  • Infantile Sialinspeichererkrankung (freie NANA ca. 10-fach erhöht)
  • Salla-Erkrankung (freie NANA ca. 1,5-2,5-fach erhöht)
  • Sialurie (freie NANA ca. 100-fach erhöht)
Diagnostische Wertigkeit
Urin – insbesondere Morgenurin und 24-Stunden-Sammelurin – ist bei der Fragestellung einer infantilen Sialinsäurespeichererkrankung, M. Salla und Sialurie dem Material Fibroblasten zu bevorzugen, da letzteres auch falsch negative Werte ergeben kann. Bei auffälligem Urinbefund und negativem Fibroblastenbefund sollte immer die Molekulargenetik angeschlossen werden.
Literatur
Janas T, Janas T (2011) Membrane oligo- and polysialic acids. Biochim Biophys Acta 1808:2923–2932CrossRef
Wang B, Brand-Miller J (2003) The role and potential of sialic acid in human nutrition. Eur J Clin Nutr 57:1351–1369CrossRef
Warren L (1959) The thiobarbituric acid assay of sialic acids. J Biol Chem 234(8):1971–1975PubMed